טכנולוגיה חדשה של גלאי פוטו קוונטי

טכנולוגיה חדשה שלגלאי צילום קוונטי

קוונטי שבב הסיליקון הקטן בעולםphotodetector

לאחרונה, צוות מחקר בבריטניה עשה פריצת דרך חשובה במזעור הטכנולוגיה הקוונטית, הם שילבו בהצלחה את גלאי הפוטו הקוונטי הקטן בעולם בשבב סיליקון. העבודה, שכותרתה "גלאי אור קוונטי של מעגל פוטוני אלקטרוני Bi-CMOS", מתפרסמת ב-Science Advances. בשנות ה-60, מדענים ומהנדסים ממוזערים לראשונה טרנזיסטורים על גבי שבבים זולים, חידוש שהוביל את עידן המידע. כעת, מדענים הדגימו לראשונה שילוב של גלאי פוטו קוונטיים דקים יותר משערת אדם על שבב סיליקון, ומקרבים אותנו צעד אחד לעידן של טכנולוגיה קוונטית המשתמשת באור. כדי לממש את הדור הבא של טכנולוגיית מידע מתקדמת, ייצור בקנה מידה גדול של ציוד אלקטרוני ופוטוני בעל ביצועים גבוהים הוא הבסיס. ייצור טכנולוגיה קוונטית במתקנים מסחריים קיימים מהווה אתגר מתמשך עבור מחקר אוניברסיטאי וחברות ברחבי העולם. היכולת לייצר חומרה קוונטית בעלת ביצועים גבוהים בקנה מידה גדול היא חיונית עבור מחשוב קוונטי, מכיוון שאפילו בניית מחשב קוונטי דורשת מספר רב של רכיבים.

חוקרים בבריטניה הדגימו גלאי פוטו קוונטי עם שטח מעגל משולב של 80 מיקרון על 220 מיקרון בלבד. גודל כה קטן מאפשר לגלאי פוטו קוונטיים להיות מהירים מאוד, מה שחיוני לפתיחת נעילה במהירות גבוההתקשורת קוונטיתומאפשר הפעלה במהירות גבוהה של מחשבים קוונטיים אופטיים. שימוש בטכניקות ייצור מבוססות וזמינות מסחרית מקל על יישום מוקדם לתחומי טכנולוגיה אחרים כגון חישה ותקשורת. גלאים כאלה משמשים במגוון רחב של יישומים באופטיקה קוונטית, יכולים לפעול בטמפרטורת החדר, ומתאימים לתקשורת קוונטית, חיישנים רגישים במיוחד כגון גלאי גלי כבידה חדישים, ובתכנון של קוונטים מסוימים. מחשבים.

הגלאים הללו אמנם מהירים וקטנים, אך הם גם רגישים מאוד. המפתח למדידת אור קוונטי הוא הרגישות לרעש קוונטי. מכניקת הקוונטים מייצרת רמות זעירות ובסיסיות של רעש בכל המערכות האופטיות. ההתנהגות של הרעש הזה חושפת מידע על סוג האור הקוונטי המועבר במערכת, יכולה לקבוע את רגישות החיישן האופטי, וניתן להשתמש בה כדי לשחזר באופן מתמטי את המצב הקוונטי. המחקר הראה שהפיכת הגלאי האופטי לקטן ומהיר יותר לא הפריעה לרגישותו למדידת מצבים קוונטיים. בעתיד, החוקרים מתכננים לשלב חומרה טכנולוגית קוונטית משבשת אחרת בסולם השבבים, ולשפר עוד יותר את היעילות של החדשגלאי אופטי, ובדוק אותו במגוון יישומים שונים. כדי להפוך את הגלאי לזמין יותר, צוות המחקר ייצר אותו באמצעות מזרקות זמינות מסחרית. עם זאת, הצוות מדגיש שחיוני להמשיך להתמודד עם האתגרים של ייצור מדרגי עם טכנולוגיה קוונטית. מבלי להדגים ייצור חומרה קוונטית ניתנת להרחבה באמת, ההשפעה והיתרונות של הטכנולוגיה הקוונטית יעוכבו ויוגבלו. פריצת דרך זו מסמנת צעד חשוב לקראת השגת יישומים בקנה מידה גדול שלטכנולוגיה קוונטית, והעתיד של המחשוב הקוונטי והתקשורת הקוונטית מלא באינסוף אפשרויות.

איור 2: תרשים סכמטי של עקרון המכשיר.